Rezonanţă este un fenomen fizic care apare atunci când se aplică o forță asupra unui sistem cu frecvență egală sau foarte apropiată de frecvența fundamentală a sistemului respectiv. Rezonanța provoacă a creșterea amplitudinii oscilație mai mare decât cea cauzată de alte frecvențe.
Un exemplu simplu pe care îl putem da este rezonanța sistemelor mecanice. Pentru a pune o balanță în repaus pentru a oscila, este interesant să aplicăm o forță asupra ei periodic ori de câte ori este în punctul său cel mai înalt. Făcând acest lucru, sistemul va comuta la oscilaînamplitudinifiecareîntoarcemai mare. Cu toate acestea, dacă forța este aplicată cu o frecvență diferită, nu vom avea aceeași eficiență în furnizarea de energie a balanței respective.
Tipuri de rezonanță
Există mai multe tipuri de rezonanță: mecanica, sonor,electric,magnetic, optic. Consultați câteva exemple:
Rezonanta mecanica: aplicarea de forţe într-un echilibru oscilator, făcându-l să oscileze cu amplitudini crescânde.
Rezonanţăsunet: producție de armonici prin instrumente muzicale.
Rezonanţăelectric: circuitele electrice utilizate în televizoare, radiouri și telefoane mobile folosesc condensatoare și inductori care pot fi reglate pentru a rezona cu frecvențele undelor radio. În acest fel, este posibilă captarea și creșterea amplitudinii acestor unde, reproducând informațiile conținute în ele.
Rezonanță magnetică: acest tip de rezonanță apare atunci când un câmp magnetic static, de mare intensitate este aplicat nucleelor atomice. Apoi, un câmp magnetic oscilant face ca câmpurile magnetice ale protonilor să rezoneze, emitând radiații capabile să producă imagini clare ale diferitelor tipuri de țesut.
Rezonanţăoptica: apare în cavitățile reflectorizante și poate fi folosit pentru a crește amplitudinea luminii, producând fascicule de lumină de mare intensitate, cum ar fi laser.
rezonanță magnetică
THE rezonanţămagnetic este un fenomen fizic de origine cuantică care apare datorită unei proprietăți prezente în protoni și electroni numită a învârti. O a învârti Este o specie de camp magnetic intrinsec prezent în mai multe particule. Atunci când aceste particule sunt expuse unui câmp magnetic extern intens, acestea se învârte se aliniază în formă paralel sau opus la câmpul magnetic extern, emițând în proces o cantitate mică de energie, care poate fi detectată de dispozitivele moderne de rezonanță magnetică. Aceste teste pot fi folosite pentru a oferi detalii despre structura internă a organelor și țesuturilor care nu pot fi văzute la teste precum o scanare CT sau o radiografie.
Rezonanța magnetică apare dintr-o proprietate cuantică a particulelor numită spin.
Rezonanță sonoră sau acustică
THE rezonanţăsonor se întâmplă atunci când o sursă emițătoare reușește să emită unde la frecvențe foarte apropiate de frecvența naturală de oscilație a unui receptor. Această frecvență naturală, cunoscută și ca frecvență fundamentală, corespunde numărului de oscilații pe secundă capabile să le producă armonici, adică frecvențe de undă capabile să interfereze constructiv cu ele însele, producând o creștere semnificativă a amplitudinii lor.
La notemuzicale sunt exemple de armonici. Fiecare notă muzicală corespunde unei armonice, iar fiecare armonică este un multiplu al frecvențăfundamental a instrumentului. Numim frecvența fundamentală a mai micafrecvență capabil să producă valuri stătătoare pe un instrument muzical.
Luați de exemplu rezonanța în corzile chitarei: dacă controlăm tracțiunea aplicată pe coardă, slăbirea sau trăgându-și tunerele, iar lungimea ei, apăsând-o într-unul dintre pătratele sale, putem selecta armonica care va fi produs. Producerea acestor armonice are loc atunci când punem coarda să oscileze. În acel moment, două valuri se propagă de-a lungul frânghiei în direcții opuse. Când sunt reflectate de capetele frânghiei, aceste valuri adunataamplitudini (acest fenomen se numește interferență). Această vibrație este apoi transmisă în aer, producând sunetul notelor muzicale.
THE frecvențăfundamental a unei coarde de chitară poate fi calculată folosind următoarea expresie matematică:
f – frecventa armonica
Nu – număr armonic
L – lungimea frânghiei
F – tracțiune aplicată pe frânghie
μ – densitatea liniară a coardei
m – masa frânghiei
Frecvențele produse de corzile chitarei sunt determinate de densitateliniar (μ) a șirului, de către tracţiune care se aplica asupra lui (F) si prin ea lungime (L).
Vezi si: Ce este ecou și reverb?
THE rezonanţă sunetul se întâmplă și în instrumenteîna sufla. Aceste instrumente au o cavitate rezonantă numită teavasunet. Există două tipuri de tuburi de sunet: deschis și închis. În timp ce tuburile de sunet închise au unul dintre capete închis, tuburile de sunet deschise au o deschidere pe ambele părți.
În tuburile de sunet, unde sonore se reflectă pe pereții tubului și rezonează, producând armonici. Calculul pe care îl folosim pentru a determina frecvența emisă de un tub sonor depinde dacă acel tub este deschis sau închis. Ceas:
f – frecventa armonica
v – viteza sunetului în aer
Nu – număr armonic
L – lungimea tubului
Uitede asemenea: Învață să-ți construiești propriul instrument de suflat.
Folosind ecuațiile prezentate mai sus, putem determina cu ușurință ce lungimi ale unui tub sonor închis produc armonici. Pentru aceasta, este necesar să folosiți un aparat experimental precum cel din figura următoare:
Acest aparat constă dintr-un rezervor de apă care comunică cu tubul de sunet printr-un furtun mic. Prin modificarea înălțimii rezervorului, este posibil să se controleze lungimea tubului. Apoi doar apropie-te de a diapazon vibrând din acest tub, modificând înălțimea rezervorului până când se observă o creștere clară a intensității sunetului. Astfel, se va putea cunoaște ce lungimi de tub au ca rezultat rezonanță și, în consecință, producerea de armonici.
Uitede asemenea: Cunoașteți diferențele dintre volum, timbru și înălțime.
Un alt experiment binecunoscut este cel care presupune spargerea unui pahar în timp ce se cântă anumite note muzicale. Acest lucru este posibil doar atunci când cântăm exact în frecvențăfundamental sau într-o multiplu acea frecvență. Dacă stimulul sonor este susținut suficient de mult, moleculele din cupă vor oscila în amplitudini din ce în ce mai mari până când cupa se va rupe.
Pentru ca două cupe identice să rezoneze, trebuie doar să producem o vibrație într-una dintre ele, care va fi transmisă prin aer către ceașca vecină.
De mine. Rafael Helerbrock